Επικοινωνίες συσκευή-με-συσκευή για κυψελωτά δίκτυα 4ης γενιάς

Abstract

Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της επικοινωνίας συσκευή με συσκευή (device-to-device, D2D) στα δίκτυα 4ης γενιάς. Η μελέτη αυτή είχε ως σκοπό να δείξει τα πλεονεκτήματα αλλά και τις προκλήσεις που παρουσιάζουν οι D2D ζεύξεις σε μία μακροκυψέλη κυρίως ως προς την αύξηση των παρεμβολών προς το σταθμό βάσης αλλά και προς άλλες D2D ζεύξεις. Στο Κεφάλαιο 1 αναλύεται η χρησιμότητα αυτής της τεχνολογίας, με αναφορά στους μηχανισμούς επικοινωνίας που χρησιμοποιεί καθώς και στις δυσκολίες υλοποίησης που υπάρχουν. Στο Κεφάλαιο 2, γίνεται μια περιγραφή στην αρχιτεκτονική και στην σχεδιαστική δομή του D2D Proximity Service καθώς και στον τρόπο πραγματοποίησης τέτοιου τύπου επικοινωνιών. Στα Κεφάλαια 3 και 4 μελετάμε τα συστήματα πολλαπλής πρόσβασης με ορθογώνια πολυπλεξία συχνότητας (OFDMA) και απλού φέροντος- πολυπλεξία συχνότητας (SCFDMA) που χρησιμοποιούνται στην κάτω και στην άνω ζεύξη, αντίστοιχα. Εξετάζονται τα πλεονεκτήματα αλλά και οι αδυναμίες κάθε κυματομορφής για πολλαπλή πρόσβαση, ο τρόπος με τον οποίο γίνεται η κατανομή των ραδιο-πόρων στους χρήστες σε κάθε σύστημα, καθώς επίσης και οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται για τη μείωση των παρεμβολών. Τέλος, στο Κεφάλαιο 5 έγινε μελέτη στο λογισμικό MATLAB της συνάρτησης πυκνότητας πιθανότητας του λαμβανόμενου σήματος προς τον θόρυβο και του λαμβανόμενου σήματος προς παρεμβολές και θόρυβο μιας επιθυμητής D2D ζεύξης, που βρίσκεται τυχαία κατανεμημένη σε μια μακροκυψέλη, με τον σταθμό βάσης τοποθετημένο στο κέντρο της. Πιο συγκεκριμένα, δείξαμε την επίδραση που έχει ο έλεγχος ισχύος για μείωση τη παρεμβολής άνω ζεύξης στο σταθμό βάσης αλλά και το κατώφλι του λόγου παρεμβολής προς θόρυβο (interference to noise ratio, INR) για την προστασία της άνω ζεύξης του σταθμού βάσης στο D2D σηματοθορυβικό λόγο της επιθυμητής D2D ζεύξης. Επίσης μελετήσαμε την επίδραση του συντελεστή απώλειας ισχύος της μακροκυψέλης στο σηματοθορυβικό λόγο του δέκτη της επιθυμητής D2D ζεύξης χωρίς και με έλεγχο ισχύος. Tέλος, χρησιμοποιώντας το σύστημα προσομοίωσης, μελετήσαμε την επίδραση που έχει μια άλλη τυχαία κατανεμημένη D2D ζεύξη στο λαμβανόμενο λόγο σήματος προς παρεμβολές και θόρυβο στο δέκτη της επιθυμητής D2D ζεύξης.